JP3219463B2 - 発光ダイオードアレイ - Google Patents

発光ダイオードアレイ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の発光領域を直線
状に並設して構成される発光ダイオードアレイに関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、情報処理量の増大に伴って、高
速,高解像,低騒音の電子写真式プリンタが要求され、
その開発が進められている。このような電子写真式プリ
ンタの光源としては、複数の発光領域を直線状に並設し
て構成される発光ダイオードアレイが一般的に利用され
ている。
【0003】図1及び図2は、例えば、日立電線,No.5
(1985-12),pp.29-32に開示されている従来の発光ダイオ
ードアレイの平面図及び発光領域の断面図である。図に
おいて、1はp型GaAs基板であり、p型GaAs基板1の一
主面上にはp型GaAlAs層2が形成されている。また、p
型GaAlAs層2上には、複数のn型GaAlAs層3が直線上に
並設されており、各n型GaAlAs層3とp型GaAlAs層2と
のp−n接合により複数の発光領域8が形成されてい
る。各n型GaAlAs層3の中央部上には、p型GaAs層4が
部分的に形成されている。
【0004】n型GaAlAs層3が設けられていないp型Ga
AlAs層2上、及びp型GaAs層4が形成されていないn型
GaAlAs層3上には、絶縁膜5が形成されている。p型Ga
As層4上には個別電極6が形成され、この個別電極6
は、n型GaAlAs層3及びp型GaAlAs層2上の絶縁膜5上
を、隣合う発光領域8毎に相反する方向に引き出されて
いる。また、p型GaAs基板1の他主面上には共通電極7
が形成されている。なお、n型GaAlAs層3内の光吸収を
減少させるために、n型GaAlAs層3のAl組成比をp型Ga
AlAs層2のAl組成比より大きくしている。
【0005】このような構成の発光ダイオードアレイに
あって、個別電極6,共通電極7間に電圧を印加する
と、p型GaAlAs層2と各n型GaAlAs層3とのp−n接合
面にて光出力が得られ、得られた光出力は各n型GaAlAs
層3を通って外部に取り出される。
【0006】また、このような構成の発光ダイオードア
レイを作製する場合には、まず、平坦なp型GaAs基板1
上に平坦な各層の結晶成長を行なう。次に、p型GaAs層
4及びn型GaAlAs層3を所定パターンにエッチングした
後、絶縁膜5の形成及びp型GaAs層4上の絶縁膜5の除
去を行う。最後にp型GaAs基板1の両側に個別電極6,
共通電極7をそれぞれ形成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の発
光ダイオードアレイでは、p型GaAs層4及び個別電極6
が光を取り出す各n型GaAlAs層3上に設けられているの
で、個別電極6直下にて発生した光は、個別電極6が遮
光体となって、個別電極6上部には取り出されない。従
って、例えば図1のB−B′線方向における発光強度
は、図3に示すように、不均一な状態となる。また、個
別電極6直下にて発生する光のほとんどが遮断されるの
で、光取り出し効率も低くなる。このような問題が生じ
る原因となる構造にしなければならない理由は、上述し
た作製工程に起因している。
【0008】また、従来の発光ダイオードアレイを作製
する際には、p型GaAs層4のエッチング,n型GaAlAs層
3のエッチング,p型GaAs層4上の絶縁膜5の除去,個
別電極6の形成を行なうために、合計4回ずつのフォト
リソソ工程及びエッチング工程が必要であり、作製工程
数が多いという問題点もある。
【0009】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、発光強度分布を均一化でき、しかも光取り出し
効率が高く、更にその作製工程数が少ない発光ダイオー
ドアレイを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】発明に係る発光ダイオ
ードアレイは、基板の一面に複数のメサ形状の発光領域
を直線状に並設してなる発光ダイオードアレイにおい
て、前記各メサ形状の発光領域の斜面に設けられたオー
ミックコンタクト用の結晶成長層と、該結晶成長層から
引き出された個別電極とを備えており、前記発光領域に
おけるp−n接合面は、前記基板の一面を覆う絶縁膜と
接触し、p−n接合面を形成する結晶成長層以外の他の
結晶成長層には接触しないことを特徴とする。
【0011】
【0012】
【作用】発明では、基板の一面に並設されたメサ形状
をなす発光領域のメサ斜面にオーミックコンタクト用の
結晶成長層を形成し、その結晶成長層から個別電極を引
き出して、p−n接合面にて発生した光個別電極によ
り遮断されることを防ぎ、また前記p−n接合面を、基
板の一面を覆う絶縁膜にのみ接触させ、他の結晶成長層
とは非接触状態として、p−n接合面に発生した光を他
の結晶成長層を経て漏らすことなく発光領域に集中させ
る。これにより、p−n接合面にて発生した光のほとん
どが均一な強度分布にて取り出されるようになり、光取
り出し効率も高くなる。
【0013】
【0014】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて具体的に説明する。
【0015】図4及び図5は、本発明に係る発光ダイオ
ードアレイの平面図及び発光領域の断面図である。図に
おいて、1はp型GaAs基板であり、p型GaAs基板1の一
主面側の発光領域に相当する部分には、p型GaAlAs層2
が埋込まれた態様にて形成されている。また、p型GaAl
As層2上には、メサ形状をなす複数のn型GaAlAs層3が
直線上に並設されており、各n型GaAlAs層3とp型GaAl
As層2とのp−n接合によりメサ形状の複数の発光領域
8が形成されている。更に、各n型GaAlAs層3の斜面部
には、オーミックコンタクト用の結晶成長層であるp型
GaAs層4が形成されている。
【0016】発光領域8の形成部分以外のp型GaAs基板
1上には、絶縁膜5が形成されている。この絶縁膜5
は、図示の如く、夫々の発光領域8におけるp型GaAlAs
層2と各n型GaAlAs層3との間のp−n接合面に適長侵
入する態様に形成されている。これにより前記p−n接
合面は、前記絶縁膜5とのみ接触し、他の結晶成長層の
接合界面とは接触することなく分離された状態となる。
p型GaAs層4上には個別電極6が形成され、この個別電
極6は、p型GaAs基板1上の絶縁膜5上を、隣合う発光
領域8毎に相反する方向に引き出されている。また、p
型GaAs基板1の他主面上には共通電極7が形成されてい
る。なお、n型GaAlAs層3内の光吸収を減少させるため
に、n型GaAlAs層3のAl組成比をp型GaAlAs層2のAl組
成比より大きくしている。
【0017】次に、動作について説明する。このような
構成の発光ダイオードアレイにあって、個別電極6,共
通電極7間に電圧を印加すると、p型GaAlAs層2と各n
型GaAlAs層3とのp−n接合面にて光出力が得られる。
このp−n接合面は、前述の如く、p型GaAs基板1の一
主面を覆うように形成された絶縁膜5にのみ接触し、他
の結晶成長層と接触していないことから、p−n接合面
に発生する光出力は、他の結晶成長層を経て外部に漏れ
出すことがなく、メサ形状をなすn型GaAlAs層3に集中
する。更に、前記p型GaAs層4及び個別電極6が、光を
取り出す各n型GaAlAs層3の斜面部に配置されているの
で、p−n接合面に発生し、n型GaAlAs層3内に集中す
る光のすべてが、個別電極6により遮断されることなく
外部に取り出される。その結果、例えば図4のA−A′
線方向に対する発光強度は図6に示すような状態とな
り、従来例(図3)と比較して発光強度がより均一化さ
れている。また、発生するほとんどすべての光が外部に
取り出されるので、光取り出し効率は従来例に比べて極
めて高くなる。
【0018】次に、このような構成の本発明の発光ダイ
オードアレイの作製方法について、その工程を示す図7
を参照して説明する。まず、p型GaAs基板1の一主面上
の全域に絶縁膜5を形成し、発光領域8となる部分の絶
縁膜5を除去する(図7(a))。次に、エッチングによ
り、p型GaAs基板1の一主面側に逆メサ形状をなす穴11
を形成する(図7(b))。次いで、液相成長法を用いて、
p型GaAlAs層2, n型GaAlAs層3, p型GaAs層4の結晶
成長を行なう(図7(c))。この際、異方成長によって略
平坦となるp−n接合面が絶縁膜5と接触するように、
p型GaAlAs層2及びn型GaAlAs層3を形成する。絶縁膜
5上には結晶が成長しないので、p型GaAlAs層2は穴11
内にのみ成長され、n型GaAlAs層3はp型GaAlAs層2上
にのみ成長され、各n型GaAlAs層3はメサ状をなす。そ
の後、p型GaAs層4の光取り出し領域となる領域をエッ
チングにより除去する(図7(d))。最後に、p型GaAs基
板1の両側に、個別電極6,共通電極7をそれぞれ形成
する(図7(e))。
【0019】なお、上述の作製工程において、例えば40
0 dot/インチの発光ダイオードアレイ素子では、穴11の
大きさ, 深さがそれぞれ40×50μm,10〜15μm 程度であ
り、p型GaAlAs層2の厚さが15μm 程度以下であり、p
型GaAs層4の厚さが1μm 程度以下である。
【0020】上述の作製工程においては、最初に絶縁膜
5の形成及び発光領域8部分の絶縁膜5の除去と穴11の
形成とを行い、次に各層を結晶成長した後、p型GaAs層
4の光取り出し領域となる領域をエッチングにより除去
し、最後にp型GaAs基板1両側に電極を形成するので、
絶縁膜5のエッチング,p型GaAs層4のエッチング,個
別領域6の形成を行なうために、合計3回ずつのフォト
リソソ工程及びエッチング工程が必要であるだけであ
り、従来の発光ダイオードアレイの作製工程に比べてそ
の工程数が減少する。
【0021】なお、基板,各層の導電型は一例であり、
これらのp型,n型をすべて逆にして構成しても良いこ
とは言うまでもない。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明の発光ダイオード
アレイでは、基板の一面にメサ形状をなして設けられた
発光領域の斜面部にオーミックコンタクト用の結晶成長
層を形成し、この結晶成長層から個別電極を引き出すよ
うにしたから、各発光領域のp−n接合面に発生した光
が個別電極によって遮断されることがなくなり、また各
発光領域のp−n接合面が、基板の一面を覆う絶縁層と
のみ接触して他の結晶成長層とは接触しないようにした
から、前記p−n接合面に発生した光が他の結晶成長層
を経て漏れることなく発光領域に集中するようになっ
て、発光強度分布を均一化でき、しかも光取り出し効率
を高くできる。また、3回ずつのフォトリソ工程及びエ
ッチング工程にて作製可能となって、その工程数を減ら
すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の発光ダイオードアレイの平面図である。
【図2】従来の発光ダイオードアレイの断面図である。
【図3】従来の発光ダイオードアレイの発光強度分布図
である。
【図4】本発明に係る発光ダイオードアレイの平面図で
ある。
【図5】本発明に係る発光ダイオードアレイの断面図で
ある。
【図6】本発明に係る発光ダイオードアレイの発光強度
分布図である。
【図7】本発明に係る発光ダイオードアレイの作製工程
を示す断面図である。
【符号の説明】
1 p型GaAs基板 2 p型GaAlAs層 3 n型GaAlAs層 4 p型GaAs層 5 絶縁膜 6 個別電極 7 共通電極 8 発光領域 11 穴

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の一面に複数のメサ形状の発光領域
    を直線状に並設してなる発光ダイオードアレイにおい
    て、前記各メサ形状の発光領域の斜面に設けられたオー
    ミックコンタクト用の結晶成長層と、該結晶成長層から
    引き出された個別電極とを備えており、前記発光領域に
    おけるp−n接合面は、前記基板の一面を覆う絶縁膜と
    接触し、p−n接合面を形成する結晶成長層以外の他の
    結晶成長層には接触しないことを特徴とする発光ダイオ
    ードアレイ。
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